中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所韓洪憲研究員和李燦院士團(tuán)隊與日本理化學(xué)研究所合作，研發(fā)出一種可在強酸條件下長壽命電催化分解水的廉價電催化劑，并有望在大規(guī)模可再生能源制氫技術(shù)中應(yīng)用。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。
將太陽能轉(zhuǎn)化為俗稱“液態(tài)陽光”的“太陽燃料”，是應(yīng)對未來化石燃料枯竭和氣候變化的重要可再生能源策略。近年來，太陽能等可再生能源發(fā)電逐步成為大規(guī)模發(fā)電技術(shù)。利用光伏發(fā)電驅(qū)動電解水（PV-E）制氫，是目前最有希望的大規(guī)模利用可再生能源的制氫技術(shù)。在眾多電解水技術(shù)中，質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)受到廣泛關(guān)注。但是，該技術(shù)在強酸條件下工作，大部分催化劑不穩(wěn)定。目前，只有貴金屬銥（Ir）能在質(zhì)子交換電解水酸性環(huán)境下穩(wěn)定工作，這極大地限制了PEM電解水技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。因此，開發(fā)能夠取代貴金屬的廉價、高效、穩(wěn)定的電解水催化劑，對發(fā)展大規(guī)模低成本PEM電解水制氫技術(shù)尤為關(guān)鍵。
據(jù)了解，中科院大連化物所研究團(tuán)隊長期致力于光催化、光電催化和電催化分解水制氫技術(shù)研究及催化劑的開發(fā)。研究過程中，科研人員基于前期的探索發(fā)現(xiàn)了γ-MnO2（γ型二氧化錳）在特殊電位窗口范圍內(nèi)，可實現(xiàn)強酸條件下穩(wěn)定電催化水分解，并實現(xiàn)了8000多小時的長壽命工作。此外，該合作研究團(tuán)隊還利用原位光譜電化學(xué)等方法，系統(tǒng)研究了這種催化劑在強酸性條件下電催化水分解反應(yīng)的機理。
相關(guān)技術(shù)人員表示，非貴金屬電催化劑在強酸條件下能夠成為長壽命分解水，為發(fā)展廉價、穩(wěn)定、高效的分解水制氫催化劑開啟了新的思路，也為清潔能源的開發(fā)和利用起到促進(jìn)作用。
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